analisa struktur tower bts berdasarkan hasil re

1

ANALISA STRUKTUR TOWER BTS BERDASARKAN HASIL

RE – VERTICALITY MENGGUNAKAN STAAD PRO

ABSTRAK

Meningkatnya kebutuhan terhadap teknologi komunikasi yang murah dan mudah, memaksa

penyedia layanan telepon seluler untuk memperbaiki sinyal jaringan telepon seluler. Sebagai

konsekuensi dari perkembangan ini, maka harus diiringi dengan bertambahnya jumlah konstruksi

menara di daerah pemukiman dan perkotaan. Dengan bertambahnya jumlah menara di

pemukiman dan perkotaan berakibat buruk terhadap keindahan kota dan mengganggu sinyal dari

radio dan televisi. Dan dengan keluarnya peraturan menteri mengenai kebijaksanaan

perencanaan menara bersama, diharapkan adanya solusi untuk pemilihan mode menara secara

struktural dan ekonomis.Studi ini dilakukan dengan cara membandingkan performa dari Tower

dengan Tower SST kaki empat yang memiliki ketinggian yang sama yaitu 20 meter dan memiliki

beban angin yang sama terhadap struktur tower. Untuk analisis struktur digunakan program

bantu STAAD PRO V8i dan untuk kontrol tekan dan tarik pada elemen struktur menggunakan

LRFD dibantu dengan fasilitas design pada program STAAD PRO V8i. Beban yang bekerja pada

struktur ini terdiri dari beban mati yang berupa berat menara sendiri, berat antena dan berat

perangkat. Beban angin dihitung berdasarkan TIA/EIA-222-F Standard : Structural Standard

forSteel Antenna Towers and Antenna Supporting Structure. Tujuan akhir dari studi ini adalah,

adanya kejelasan dalam pemilihan konstruksi menara/tower secara struktural dalam pemilihan

konstruksi menara bersama. Dan mengetahui seberapa besar beban yang dipikul oleh tower

kaki empat setinggi 20 meter.

Kata Kunci : Tower, SST, Kaki Empat, Circular, Rectangular, STAAD PRO

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Tower telekomunikasi adalah

struktur bangunan telekomunikasi yang

menggunakan kombinasi rangka baja

sebagai material konstruksinya. Tower

telekomunikasi berfungsi sebagai penyangga

alat-alat telekomunikasi untuk memancarkan

signal yang mensuport sistem komunikasi

yang sering kita gunakan selama ini.

Perkembangan teknologi komunikasi di

Indonesia saat ini sangat berkembang pesat.

Pembangunan tower ini dapat berupa tower

yang tinggi menjulang atau tower yang

pendek tetapi mempunyai daya pasang

antenna yang banyak (sering digunakan

untuk keperluan tower bersama). Oleh

karena itu pihak pengembang teknologi

tersebut banyak membangun maupun

merencanakan ulang tower untuk

memperluas jaringan atau signal

komunikasi. Pada perencanaan tower, beban

yang berpengaruh secara dominan adalah

beban angin karena angin adalah beban

lateral yang mempunyai sensifitas tinggi

terhadap bangunan konstruksi baja

(mempunyai massa yang cenderung ringan).

Ketinggian tower yang dibuat tergantung

dengan letak tower itu sendiri. Banyak

permasalahan yang di alami oleh masyarakat

dengan adanya suatu bangunan tower di

sekitar pemukiman yang dapat sewaktu –

waktu bisa roboh, hal inilah yang yang harus

diperhatikan dalam merencanakan suatu

bangunan tower tersebut sering kita ketahui

bahwa suatu tower bisa rubuh atau jatuh

apabila:

1. Kurang adanya perawatan yang di

lakukan oleh owner tersebut.

2. Minimnya pengecekan struktur

tower yang dapat berakibat fatal bagi

keadaan tower resebut.

3

3. Keadaan atau iklim di daerah tempat

berdirinya tower tersebut.

4. Adanya pihak – pihak yang tidak

bertanggung jawab.

Hal inilah yang perlu kita kaji bersama, dan

meninjau kembali hal – hal dalam

merencanakan suatu tower. Maka dari itu

penulis menganalisa suatu keadaan tower

yang berdiri di atas suatu gedung, dengan

mengaplikasikan ilmu teknik sipil dalam

dunia telekomunikasi untuk mengetahui

keadaan tower tersebut.

Tower telekomunikasi seluler ini

semakin mempunyai jarak antar tower yang

relatif dekat yaitu dengan sekitar radius

antar tower 20 km. Oleh karena itu untuk

daerah perkotaan pembangunan tower

sedikit terkendala oleh beberapa faktor,

diantaranya adalah masalah lahan yang

berdekatan dengan pemukiman warga,

masalah mengurangi keindahan lingkungan

kota, masalah terganggunya siaran radio dan

televisi. Masalah utama dalam penulisan ini

adalah bagaimana menganalisa suatu

struktur tower, agar bisa mengetahui layak

dan tidaknya tower tersebut dengan

menggunakan Staad Pro. Hal ini sangat

berpengaruh pada struktur tower, di

karenakan semakin lamanya tower itu

berdiri maka semakin banyak permasalahan

yang di hadapi. Bagian utama struktur tower

adalah Main Leg dan Bracing, sehingga

analisa kemampuan profil dari kedua elemen

tersebut jadi hal yang utama. Pada

perencanaan tower beban lateral yang

berpengaruh secara dominan adalah beban

angin, karena pengaruh perbandingan

ketinggian dan lebar struktur yang sangat

besar. Standart yang dipakai dalam analisa

struktur bangunan Lattice Tower BTS

adalah peraturan American Society of civil

engineers ASCE 10-97. Sedangkan untuk

analisa pembebanan menggunakan

Structural Standards for Steel Antenna

Tower and Antenna Supporting Structure

4

[TIA/EIA- 222-F, 1996]. Studi analisa dan

disain perkuatan tower mengunakan

software Staad Pro.. Selain itu analisa

pondasi untuk menentukan perbaikan yang

dilakukan guna mendukung struktur atas.

Dari semua analisa dapat diketahui toleransi

penambahan beban yang dilakukan. Pada

akhir tahun 2009, pemerintah daerah juga

telah mengeluarkan regulasi baru tentang

perencanaan dan pelaksanaan tower BTS di

dalam kota,dikarenakan semakin maraknya

tower BTS di dalam kota dan itu memberi

dampak buruk terhadap lingkungan sekitar.

Dan tak lama lagi pemerintah daerah akan

mengeluarkan peraturan mengenai cell

coverage planning atau perencanaan

cakupan seluler, yang mengatur juga lokasi

dan jumlah tower. Regulasi baru ini berisi

tentang penggunaan tower bersama yang

mengharuskan adanya kerjasama dari

beberapa vendor telepon untuk

menggunakan satu tower.

Tower telekomunikasi dapat dibedakan dari

bentuk dan jenis konstruksi. Ada empat

macam bentuk tower :

1. Tower MT (Mini Tower)

2. Tower SST ( Self Supporting Tower)

3. Tower Minipole

4. Tower Monopole

Dari keempat bentuk tower diatas yang

paling sering dan umum digunakan untuk

perencanaan tower BTS, Tower BTS adalah

tower SST. Karena tower SST merupakan

tower yang memiliki pola batang yang

disusun dan disambung sehingga

membentuk rangka yang berdiri sendiri

tanpa adanya sokongan lainnya. Sehingga

didesain mampu menerima beban-beban

yang berat seperti beban antena, kabel dan

tangga (mati), manusia (hidup), gempa dan

angin. Ketinggian tower BTS berkisar pada

20–120 meter berdasarkan rencana

penggelaran jaringan oleh pihak vendor

seluler terkait, menyangkut kepada coverage

jaringan dan sistem transmisi, dua hal ini

5

pun terkait kepada kondisi lingkungan

sekitar (terrain,interferrence, fresnel zone

dll). Dan jika melihat berdasarkan jenis

lokasinya, tower dapat diklasifikasikan

kepada dua jenis yaitu:

1. Rooftop (Tower yang berdiri diatas

atap sebuah gedung).

2. Greenfield (Tower yang berdiri

langsung diatas tanah).

Gambar 1.1. Tower Diatas Atap Sebuah

Gedung

Gambar 1.2. Tower Diatas Tanah

Dalam tulisan ini akan dikaji mengenai

“Analisa Struktur Rangka Tower Bts

Berdasatkan Hasil Re-Verticality

Menggunakan Staad Pro”. Karena jenis

konstruksi ini yang sering dipakai di

lapangan dan hingga sekarang masih ada

ketidak pahaman secara struktural dalam

pemilihan sistem konstruksi untuk

perencanaan tower bersama. Sehingga

didapatkan pilihan secara ekonomis dan

struktural terhadap perencanaan tower

bersama dan masyarakat bisa memilih

6

dengan tepat tower SST yang sesuai dengan

kriteria yang diinginkan.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan yang timbul dalam melakukan

studi mengenai Analisa Struktur Rangka

Tower Bts Berdasarkan Hasil Re-Verticality

Menggunakan Staad Pro Yaitu:

1. Bagimana cara merumuskan data

yang ada sesuai hasil Re-Verticality

Menggunakan Staad Pro?

2. Apa yang mempengaruhi suatu

struktur bangunan tower bisa

mengalami kemiringan yang

signifikan?

3. Seberapa besar beban yang di pikul

oleh tower setinggi 20 meter?

4. Bagaimana metode pelaksanaan

yang digunakan dalam pengukuran

verticality.?

1.3. Batasan Masalah

Untuk menghindari adanya perluasan

pembahasan laporan ini, maka digunakan

suatu pembatasan permasalahan yang akan

di bahas. Dari beberapa permasalahan yang

timbul dari latar belakang di atas penulis

membatasi permasalahan sebagai berikut:

1. Jenis tower yang dikaji adalah tower

BTS kaki empat

2. Ketinggian yang diambil adalah

tower dengan ketinggian 20 meter

diatas phondasi, yang berada di atas

gedung matahari pasar besar malang

(Rooftop)

3. Pada analisa struktur efek adanya

baut dan las tidak diperhitungkan

4. Tidak membahas tipe Tower selain

SST. (misal : monopole, guyed

tower).

5. Tidak merencanakan struktur tangga

(struktur sekunder) secara detail,

hanya menghitung beban mati akibat

tangga.

7

6. Beban angin yang digunakan adalah

sebesar 84 - 120 KpH (no ice)

berdasarkan beban angin yang

mengacu pada TIA/EIA-222-F

Standard : Structural Standard

forSteel Antenna Towers and

Antenna Supporting Structures.

7. Struktur bangunan tempat berdirinya

tower tidak di analisa, kecuali data

teknis gedung tempat berdirinya

tower.

8. Hanya dibatasi pada tower smart

yang berada diatas gedung matahari

pasar besar malang.

1.4. Maksud Dan Tujuan

Maksud dan Tujuan yang ingin dicapai

dalam penulisan tugas akhir ini yaitu:

1. Mengetahui hasil dari data re-

verticality yang sudah dianalisa

menggunaka Staad Pro selain

beban angin

2. Mengetahui seberapa besar

beban yang di pikul oleh tower

setinggi 20 meter.

3. Mengetahui daya tahan suatu

tower dengan beban yang bekerja

diatasnya, termaksud beban mati,

beban angin, dan berat sendiri

tower.

4. Dapat menghasilkan data yang

dapat dipergunakan dalam

merencanakan suatu tower.

1.5. Manfaat

Adapun manfaat dari pengerjaan tugas akhir

1. Dengan tercapainya maksud dan

tujuan diatas, maka dapat berguna

sebagai bahan pertimbangan

keputusan untuk dilakukan

perkuatan, perbaikan, atau

penambahan antenna dari struktur

tower ini sendiri.

2. Dapat merencanakan suatu tower dengan

ketinggian kurang dari 100 m.

8

3. Dapat merencanakan suatu struktur

dengan menggunakan profil terefisien,

dengan batasan-batasan yang telah

ditetapkan dalam peraturan.

4. Dapat melakukan perkuatan tower akibat

penambahan beban sesuai anjuran

pemerintah pada peraturan menteri

komunikasi dan informatika nomor

02/PER/M.KOMINFO/3/2008, tentang

pembangunan dan penggunaan menara

bersama telekomunikasi.

5. Dapat menambah wawasan baru dalam

dunia desain struktur sipil sehingga

kedepannya mampu dikembangkan lebih

jauh lagi.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Umum

Tower merupakan bangunan tinggi yang

berupa struktur rangka baja yang berfungsi

sebagai tempat pemasangan panel pemancar

sinyal operator telepon seluler. Ketinggian

tower yang dibuat tergantung dengan letak

tower itu sendiri. Tower dirancang sesuai

dengan kebutuhan jangkauan sinyal yang

ingin dilayani, sinyal dari operator menuju

telepon seluler konsumen terhalang oleh

bukit atau bangunan tinggi, sehingga

dibutuhkan tower dengan ketinggian tertentu

agar sinyal yang dipancarkan tidak terhalang

oleh hal-hal tersebut.

Perencanaan tower ataupun bangunan

struktur rangka baja biasanya menggunakan

metode ASD (Allowable Stress Design).

Namun, analisa dan desain berdasarkan

metode tersebut belum mencerminkan faktor

keamanan struktur sesungguhnya.

Penyebabnya adalah bahwa perencanaannya

mengabaikan kemampuan baja untuk

mengalami deformasi setelah terlampaui

titik elastisnya. Sehingga dengan

digunakannya metode LRFD (Load And

Resistance factor Design) dapat diketahui

9

kelemahan dan kelebihan dua metode

tersebut.

Menara pemancar yang digunakan secara

umum dapat digolongkan ke dalam tiga

jenis, yaitu:

1. Self - Supporting Tower(SST), sesuai

dengan Gambar 1 adalah menara

yang memiliki pola batang yang

disusun dan disambung sehingga

membentuk rangka yang berdiri

sendiri tanpa adanya sokongan

lainnya.( Masca Indra Triana, 2010)

Gambar 2.1 Self - Supporting Tower

2. Guyed Tower, sesuai dengan

Gambar 2 adalah jenis menara yang

disokong dengn kabel-kabel yang

diangkurkan pada landasan tanah,

menara ini juga disusun atas pola

batang sama halnya dengan self-

supporting tower, akan tetapi

menara jenis guyed tower memiliki

jenis dimensi batang yang lebih

kecil dari pada jenis menara self-

supporting tower. .( Masca Indra

Triana, 2010)

Gambar 2.2 Guyed Tower

10

3. Monopole menara ini adalah jenis

menara yang hanya terdiri dari satu

batang atau satu tiang yang didirikan

atau ditancapkan langsung pada

tanah. Dari penampangnya menara

tipe monopole ini dibagi menjadi

dua jenis, yaitu:

1) Cilcular-pole seperti Gambar

3 adalah jenis monopole ini

memiliki diameter

penampang /panel yang

seragam dari bawah sampai

atas.

Gambar 2.3 Cilcular-pole

2) Tapered-pole seperti Gambar 4

adalah jenis monopole ini

memiliki ukuran diameter

penampang yang bervariasi yaitu

diameter yang digunakan

semakin keatas akan semakin

kecil.

Gambar 2.4 Tapered-pole

Jenis menara Guyed Tower dan Monopole

biasanya memiliki ketinggian menara lebih

rendah dari menara pemancar jenis self-

supporting tower dan dirancang untuk

menerima beban-beban yang lebih ringan

dari pada jenis menara pemancar self-

supporting tower, sehingga kedua jenis

11

menara pemancar ini tidak dapat menerima

beban seperti beban antena yang memiliki

dimensi dan berat yang besar. Ketinggian

suatu menara pemancar biasanya mulai dari

20 – 120 meter ketinggian dari menara

pemancar tersebut didasarkan atas

kebutuhannya serta jangkauan dalam

menerima sinyal, menara pemancar

komunikasi mempunyai beberapa macam

kegunaan yaitu menara pemancar untuk

radio AM (Amplitudo Modulasi), radio FM

( Frekuensi Modulasi ), dan BTS (Base

Transmite Satelite). Selain itu juga lokasi

dimana menara pemancar itu berada sangat

mempengaruhi terhadap terhadap struktur

menara tersebut.

2.2. Antena Pemancar

Secara umum antena pemancar yang dipakai

untuk menara komunikasi ada dua macam

yaitu antenna jenis solid ( microwave ) dan

jenis grid, untuk ukuran diameter yang sama

antena jenis sectoral memiliki berat yang

lebih ringan dibandingkan dengan antena

jenis solid. Antena yang digunakan juga

memiliki bentuk yang beragam seperti

bentuk lingkaran dan persegi, namun

biasanya antena yang digunakan memiliki

bentuk standar berupa lingkaran. Secara

umum perhitungan beban antenna yang

digunakan mengacu pada peraturan



[TIA/EIA- 222-F, 1996]. Selain itu juga

antena memiliki ukuran diameter dan

panjang yang beragam, seperti 80 cm, 100

cm, 120 cm, 150 cm, 180 cm, dan lainnya,

berat antenna juga beragam tergantung pada

ukuran diameter lingkarannya.

Ada beberapa jenis antenna yang dipakai

dalam perencanaan tower BTS:

1. Microwave Antenna

Antenna yang berbentuk seperti genderang

rebana yang berfungsi sebagai alat yang

menerima dan memancarkan gelombang

12

dari radio BTS ke BSC atau dari BTS ke

BTS lainnya.

Gambar 2.4 Antena Microwavw/Antena

Azimut

2. Sectoral Antenna (grid)

Antenna yang berbentuk persegi panjang,

terpasang pada tower dengan ketinggian

tertentu berfungsi sebagai penghubung

antara BTS dengan Handphone.

Gambar 2.6 Antena Grid

Tiap antenna memiliki spesifikasi yang

berbeda, yang dipakai dalam perencanaan

tower bersama adalah jenis antenna

multisektoral dan multiband. Antenna

multisektoral adalah antenna yang memiliki

jangkauan frekwensi lebih dari satu

polarisasi sehingga mampu mencakup

daerah yang lebih luas. Untuk antenna

multiband adalah antenna yang mampu

menerima sinyal lebih dari satu frekwensi

2.3. Bagian Utama Struktur

Tower

Pada struktur tower SST terdapat banyak

jenis metode perencanaan dan pemodelan

struktur dalam pelaksanaannya. Dibawah ini

adalah beberapa model perencanaan yang

banyak digunakan antara lain:

1. Tower dengan tubular (leg pipa)

2. Tower dengan Angle Leg (Siku)

13

Gambar 2.7 Tower dengan tubular (leg

pipa)

Gambar 2.8 Tower dengan Angle

Leg (Siku)

Kedua jenis tower tersebut memiliki rangka

batang vertical atau menanjak pada sisi-

sisinya. Dalam perencanaan, penampang

tower ini dapat berbentuk segitiga, persegi,

atau polygon. Kedua jenis tower ini disebut

lattice tower. Dalam penulisa ini hanya

menganalisa tower Angle Leg (Siku) kaki

empat. Bagian utama struktur tower adalah :

1. Pedestal/main leg (kaki tower)

2. Bracing

Dalam penulisan ini standart analisa

perhitungan struktur bangunan tower BTS

mengacu pada peraturan American Society

of civil engineers ASCE 10-97.

2.4. Pembebanan Pada Tower

SST

Kombinasi beban yang ditinjau didasarkan

untuk analisa pembebanan menggunakan



[TIA/EIA- 222-F, 1996] berdasarkan

beban-beban yang terjadi, memberikan

beberapa kombinasi pembebanan sebagai

berikut:

1. 1.2 D + 1.0 Dg + 1.6 W

14

2. 0.9 D + 1.0 Dg + 1.6 W

3. 1.2 D + 1.0 Dg + 1.0 Di + 1.0 Wi +

1.0 Ti

4. 1.2 D + 1.0 Dg + 1.0 E + 1.6 W

5. 0.9 D + 1.0 Dg + 1.0 E + 1.6 W

D = adalah beban mati yang

diakibatkan oleh berat konstruksi permanen

pada tower, termasuk beban tangga, bordes,

antena dan peralatan layan tetap.

Dg = adalah beban mati dari struktur

tambahan seperti antenna dan kabel.

Wo = adalah beban angin tanpa es.

Wi = adalah beban angin yang dikalikan

dengan es.

Ti = adalah beban regangan sendiri dari

struktur tower tanpa es

E = adalah beban gempa.

Di = adalah beban es (salju)

W = adalah beban angin

Dalam penulisan ini digunakan kombinasi

beban sesuai TIA/EIA-222-F-1996 yang

ditentukan sebagai kombinasi pembebanan

pada saat cek struktur pada tower Self

Supporting Tower.

1.2 D + 1.0 Dg + 1.6 W

Pada penulisan ini profil baja yang

digunakan adalah Bj.41 dengan tegangan

leleh σ = 2500 Kg/Cm dan tegangan ijin/dasar

adalah σ = 1666 Kg/Cm

Berikut ini adalah table utu baja yang sering

digunakan di lapangan.

Macam Baja

Tegangan Leleh Tegangan Dasar σ σ

Kg/Cm mPa Kg/Cm mPa

Bj 34 2100 210 1400 140 Bj 37 2400 240 1600 160 Bj 41 2500 250 1666 166.6 Bj 44 2800 280 1867 186.7 Bj 50 2900 290 1933 193.3 Bj 52 3600 360 2400 240

Table 2.1 Haga Tegangan dasar

2.5 Verticality

Verticality merupakan suatu keadaan tegak

lurus dari suatu bangunan atau struktur.

Dalam penulisan ini penulis mengambil data

verticality dari acuan hasil praktek kerja

lapangan yang telah di lakukan oleh peneliti

15

sendiri dengan judul: “Pekerjaan

Pelaksaanaan Survey Rektifikasi Dan

Verticality” Pada PT. MEGA PERSADA

INDONESIA pada tanggal 03-09-2012 s/d

08-10-2012.

BAB III

METODOLOGI

PENELITIAN

Dalam penyusunan tugas akhir diperlukan

adanya pendalaman untuk mempelajari

materi-materi yang terkait dengan judul

tugas akhir. Hal tersebut diperoleh dengan

mempelajari buku-buku, data lapangan,

peraturan-peraturan perencanaan dan

informasi dari internet.

3.1 Bagan Alir Metodologi

3.2 Penjelasan Sistematika

Bagan Alir Metodologi :

1. Data yang dikumpulkan untuk

perencanaan yaitu :

1. Gambar (Denah, tampak

samping dan detail-detail)

2. Data hasil Re-Verticality

3. Data material yang dipakai

4. Data pembebanan (Kecepatan

angin, berat profil, berat tangga

dll)

5. Data model dan berat antena

rencana

2. Mempelajari Standard Peraturan

Yang Dipakai Dalam Mendesain

Sst Yang Meliputi:

1. TIA/EIA-222-F-1996

STANDARD : Structural

Standarad for Steel Antenna

Towers and Antenna Supporting

Structures

2. ANSI/AISC: American Institute

of Steel Construction

3. SNI – 1729 – 2002 (tentang

penggunaan struktur baja)

16

4. Peraturan perencanaan tower

bersama

3. Pembebanan Yang Digunakan

Yaitu :

1. Bebah Hidup

Untuk beban hidup diperhitungkan beban

pekerja dengan peralatannya, diambil 100

Kg.

2 Beban mati

Beban mati meliputi berat sendiri dari

struktur, termaksud berat antena dan

aksesoris tower.

3 Beban angin

Dihitung berdasarkan standard TIA/EIA-

222- F1996 Standard :

F = qz . Gh . [(CF . AE) + (SCA . AA)]

Dimana :

F = Gaya angin horizontal (tegak lurus

bidang gambar) N,

qz = Tekanan kecepatan, Pa = 0,613 kz

. V2

GH = Gust response factor

= 0,65 + 0,60

𝑕

10

1/7 (1.00 ≤ GH ≤ 1.25)

CF = Koefisien kekuatan struktur

= 4e2 – 5.9e + 4 (Penampang persegi,

konfigurasi tower kaki empat)

AE = Luas proyeksi efektif dari

kompomen structural dari

penampang muka (luas bagian

yang terkena angin), m2

= DF . AF + DR . AR . RR

AG = Luas kotor dari satu sisi menara

(luas total profil), m2

AF = Luas terproyeksi dari komponen

struktur datar dari satu muka

penampang, m2

AR = Luas terproyeksi dari komponen

struktur dari satu muka penampang,

m2

V = Kecepatan dasar angin, m/s

= m . s-1

z = Ketinggian diatas tanah sampai

titik tengah dari penampang yang

ditinjau, m

17

h = Tinggi total struktur, m

Kz = Koefisien keterbukaan struktur

(z/10)2/7

e = Rasio kepadatan

= (AF + AR) / AG

RR = Factor reduksi untuk komponen

struktur bundar

= 0,51 e2 + 0,57 RR ≤ 1.0

DR = Factor arah angin untuk komponen

datar

= 1+0,75e (for square cross section

and 450 normal wind direction ( 1.2

max )

Beban angin yang menerpa struktur

memiliki besaran yang berbeda pada setiap

ketinggian. Semakin tinggi titik tinjau, maka

semakin besar beban angin yang menerpa

struktur.

4 Beban Antena

Beban antenna diperhitungkan berdasarkan

rumus yang ada pada TIA/EIA-222-F-1996

Standard dan koefisien angin berdasarkan

tabel C1 – C4, Annex C.

FA = CA . A . Qz . GH

Mm = Cm . D . A . Qz . GH

FS = CS . A . Qz . GH

Dimana :

FA = Gaya aksial, lb

FS = Gaya samping, lb

MM = Moment punter, ft-lb

CA = Koefisien beban angin untuk gaya

aksial sejajar sumbu antena

CM = Koefisien beban angin untuk gaya

momen

CS = Koefisien beban angin gaya aksial

tegag lurus sumbu antenna

V = Kecepatan angin, mph

A = Luas terproyeksi normal dari

antenna, ft2

D = Diameter antenna, ft

Gambar 3.4 Gaya angin pada antenna

(TIA/EIA,Standar 1996)

4. Perhitungan Penampang

Perhitungan penampang struktur diambil

salah satu penampang antara penampang

A,B,C,D sebagai sampel untuk menghitung

beban angin yang menimbulkan

18

sway/goyangan. Untuk rangka batang

digunakan profil siku (L) dengan mutu baja

yang digunakan adalah BJ 41 dengan

tegangan leleh (Fy) 2.500 kg/cm2, dan

tegangan putus/ultimit (Fu) 4.100 kg/cm2.

Table 3.1 Sifat Mekanis Baja Struktural

Profil yang digunakan pada tower BTS

tersebut yaitu:

Pada kaki menara (leg) memakai profil siku

L100.100.10 untuk ketinggian 00 – 5500

meter, untuk batang diagonal dan horizontal

memakai profil L60.60.6. Untuk ketinggian

5500 – 10500 memakai profil siku L90.90.9,

untuk batang diagonal dan horizontal

memakai profil L60.60.6. Untuk ketinggian

10500 – 15500 memakai profil siku

L70.70.7, untuk batang diagonal dan

horizontal memakai profil L50.50.5.Untuk

ketinggian 15500 – 2000 memakai profil

siku L65.65.6. untuk batang diagonal dan

horizontal memakai profil L40.40.5

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisa Pembebanan

4.1.1 Umum

Didalam analisa struktur, struktur utama

merupakan komponen utama dimana

kekuatannya mempengaruhi perilaku dari

tower tersebut. Struktur utama ini berfungsi

untuk menahan pembebanan yang berasal

dari beban gravitasi dan beban lateral berupa

beban angin.

Komponen struktur utama ini terdiri dari

kolom, brancing, leg, dan siku horizontal.

Didalam analisa struktur utama dari tower

ini pemodelan mengacu pada peraturan

19

TIA/EIA-222-F Standard : Structural

Standard forSteel Antenna Towers and

Antenna Supporting Structures. Dan

perencanaan struktur baja untuk bangunan

baja menggunakan metode LRFD (Load

And Resistance factor Design).

4.1.2 Perhitungan Beban Angin

Dengan Kecepatan Angin

Operasional 84 Kph

1. Untuk Elevasi ± 0.00 - ± 3.150

Meter

Lebar antara kaki bawah tower (punggung-

punggung) = 4050 mm

Lebar antara kaki tower elevasi 3.150 m

= 3485 mm

Tinggi elemen yang ditinjau (section 1)

= 3150 mm

Af = Luas bersih untuk permukaan

segmen satu sisi tower yang ditinjau (m2)

luas segmen tower = lebar x panjang

x jumlah

1. Horizontal tower (60.6) = 0.06

x 3485 x 1 = 209.10

2. Brancing tower (50.5) = 0.05

x 3360 x 2 = 336.00

3. Sub brancing (40.5) = 0.05

x 1260 x 2 = 126.00

4. Redudant (40.5) = 0.05 x 1.981

x 2 = 1.098

5. Leg (100.10)= 0.10 x 3150 x 2

= 630.00

Jumlah total (Af)

= 1302.198 m2

AG = Luas bruto untuk permukaan satu

sisi tower yang ditinjau (m2)

= luas trapesium

= ½ x ( lebar bawah x lebar atas ) x

tinggi

= ½ x ( 4050 x 3485 ) x 3150

= 22.229 m2

KZ = Koefisien terlindung / tidak

terhadap udara

= [z/10]2/7

untuk z dalam meter (1.00

≤ Kz ≤ 2.58)

20

= [3.15/10] 2/7

= 0.014 ~ dipakai Kz = 1.00

QZ = Tekanan percepatan (Pa)

= 0.613 x KZ x V2 dalam m/s

= 0.613 x 1.00 x 23.32

= 332.79 Pa = 33.3 kg/m2

GH = Faktor respon hembusan (dengan h

= tinggi total dari tower)

=

0.65 + 0.6

(𝑕

10)1/7

𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑕 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 (1.00 ≤

𝐺𝑧 ≤ 1.25)

= 0.65+0.6

20/10 1/7

= 0.089

e = Rasio kepadatan

= 𝐴𝐹+𝐴𝑓 𝑙𝑒𝑔

𝐴𝐺

= 13.021

22.229

= 0.585

CF = keofisien gaya struktur

= 4e2 – 5.9e + 4 (untuk struktur

dengan cross persegi)

= (4 x 0.5852) – (5.9 x 0.585) + 4

= 1.917

DF = faktor untuk arah angin komponen

flat pada kaki empat (tabel 2. TIA/EIA-222-

F Standard gambar 4.2)

= 1 untuk arah angin normal

= 1 + 0.75e (1.2 max) untuk arah

angin ± 45˚

= 1.438

Gambar 4.1 Tabel Wind Direction Factors

AE = Luas proyeksi efektif pada

satu sisi komponen struktural (m2) dengan

kecepatan angin normal.

= DF AF (m2)

= ( 1.438 x 672.198)

= 966.620 m2

21

AA = luasproyeksi linear dari

perangkat tower

= jumlah luasan x tinggi

penampang

= 4 x 0.25 x 3.150

= 0.315 m2

CA = tergantung pada aspek rasio

(tabel 3 TIA/EIA 222-F gambar 4.4)

= aspek rasio adalah

perbandingan antara tinggi

struktur dengan diameter

penampang leg.

= pada tabel 3 didapat CA

sebesar 2

Gambar 4.3 tabel 3 TIA/EIA 222-F

F = qz . Gh . [(CF . AE) + (SCA . AA)]

= 33.279 x 0.089 x(1.917 x 966.620)

+ (2 x 0.315)

= 548.836 Kg

Gambar 4.4 Penampang yang terkena beban

angin

4.1.3 Beban angin pada antenna

Beban angin yang diterima oleh antenna

ditentukan di kecepatan 84 Kph – 120 Kph

atau sekitar 23.3 m/s – 33.3 m/s. Pada

kecepatan 84 Kph adalah kecepatan untuk

operasional sedangkan untuk 120 Kph untuk

kecepatan maksimum.

Untuk perhitungan beban antenna diambil

dua buah jenis dan jumlah antenna sebagai

sempel perhitungan beban antena yang

terletak pada penampang yang sama dengan

penampang perhitungan beban angin pada

struktur rangka tower yaitu :

1. Antena microwave pada ketinggian

12.00 m dengan diameter ᴓ0.6

22

2. Antena microwave pada ketinggian

13.50 m dengan diameter ᴓ0.6

3. Antenna grid pada ketinggian 15.50

m dengan panjang(D) 1.50

4. Antenna grid pada ketinggian 18.70

m dengan panjang(D) 1.50

1. Beban Angin Pada Antena

Microwave

Gambar 4.32 Arah angin pada

antenna microwave

Metode perhitungan beban angin pada

antenna adalah sebagai berikut:




Dimana :

FA = Gaya aksial, lb

FS = Gaya samping, lb

MM = Moment punter, ft-lb

CA = Koefisien beban angin untuk gaya

aksial sejajar sumbu antena

CM = Koefisien beban angin untuk gaya

momen

CS = Koefisien beban angin gaya aksial

tegag lurus sumbu antenna

V = Kecepatan angin, mph


antenna, ft2

D = Diameter antenna, ft


= 0.0426 . A . Qz . GH


antenna

23

= jumlah luasan x diameter

penampang

= 1 x 0.785398 x 0.6

= 0.9424 m2

Qz = Tekanan Percepatan (Pa)

= 613xKzxV2 (m/s)

= 0.613 x 1 x 23.332

= 333.649 pa = 33.364 kg/m

2

GH 1 = Faktor respon hembusan (dengan

h = tinggi Lokasi antenna)

=

0.65 + 0.6

(𝑕

10)1/7


𝐺𝑧 ≤ 1.25)

= 0.65+0.6

12/10 1/7

= 0.1488

GH 2 = 0.65+0.6

13.5/10 1/7

= 0.0412

GH = 0.19

FA = 0.0426 x 0.9424 x 33.364 x 0.19

= 0.2544 ft


= 000127 x 0.6 x 0.9424 x 33.364 x

0.19

= 0.00455 ft


= 00023 x 0.9424 x 33.364 x 0.19

= 0.0137 ft

Total beban angin pada antenna microwave

adalah:

= Fa + Mm + Fs

= 0.2544 + 0.00455 + 0.0137

=0.2726 ft

2. Beban angin pada antenna sectoral / grid

Gambar 4.33 Arah angin pada antenna grid

24

Metode perhitungan beban angin pada

antenna adalah sebagai berikut:





= 0.0088 . A . Qz . GH


antenna

= jumlah luasan x diameter

penampang

= 2 x 0.6

= 0.12 m2

Qz = Tekanan Percepatan (Pa)

= 613x Kz x V2 (m/s)

= 0.613 x 1 x 23.332

= 333.649 pa = 33.364 kg/m

2

GH 1 = Faktor respon hembusan (dengan

h = tinggi Lokasi antenna)

=

0.65 + 0.6

(𝑕

10)1/7


𝐺𝑧 ≤ 1.25)

= 0.65+0.6

15.50/10 1/7

= 0.1152

GH 2 = 0.65+0.6

18.70/10 1/7

= 0.0954

GH = 0.210

FA = 0.0088 x 0.12 x 33.364 x 0.210

= 0.0042 ft


= 000127 x 0.15 x 0.12 x 33.364 x

0.210

= 0.00016 ft

25


= 00070 x 0.12 x 33.364 x 0.210

= 0.0033 ft

total beban angin pada antenna grid adalah :

= Fa + Mm + Fs

= 0.0042 + 0.00016 + 0.0033

= 0.00766

Total beban antenna keseluruhan adalah :

= total beban angin antenna microwave +

total beban antenna grid

= 0.00766 + 0.2726

= 0.280 ft = 3.875 kg

4.1.4 Beban Mati

Beban mati / Self weight dari tower terdiri

dari beban profil,tangga,bordes,dan

perangkat kabel Beban mati meliputi :

1. Beban sendiri tower adalah berat yang

tergantung dari jenis profil yang

digunakan dalam perencanaan struktur

tower tersebut.

2. Beban tangga adalah berat yang juga

diperhitungkan dalam struktur tower ini.

Perencanaan beban tangga untuk menara

tower mempunyai persyaratan yaitu

untuk menara tower dengan tinggi lebih

dari 50 ft (15 meter), harus tersedia

tangga sebagai tempat istirahat. Untuk

jarak (spasi) antara anak tangga

minimum 12 inci (30,48 cm) dan

maksimum 16 inci (40,64 cm), serta

mempunyai lebar bersih tangga

minimum 12 inci (30,48 cm). Menurut

peraturan EIA/TIA, 13. 2. 2.

Round Bar

Ø 16

0.75 cm

Ø 4.00

2.0

0 m

L40x40x5

Plat 3 mm x 40 mm

Tampak Depan Tampak Samping

35.0

0 c

m

26

Perhitungan beban tangga perwatan dan

cable leader

Tinggi tangga = 20 m

Data material

1. Profil siku = L40x40x5

Berat = 2.97 kg/m

Luas = 3.79 cm2

Tinggi = 5 m

Jumlah = 4 buah

2. Round bar = ᴓ 16

Berat = 1.578 kg/m

3. Plate Bar 3x40 mm

Berat = 0.942 kg/m

Mutu baja profil fy= 2.400 kg.cm2 Bj

37

Jarak antara round bar = 35 cm

= 0.35 m

Berat sendiri profil 40x40x5 = 2.97

x 20= 49.4 kg

Round bar pada leader 35 cm ᴓ16=

1.578 x 20= 31.74 kg

Berat leader set total adalah :

= (49.4 + 31.74 + 0.942) x 20

= 164.16 kg

Total beban mati adalah jumlah berat

sendiri tower dan berat leader dan

cable leader yaitu : 488.245 + 164.16

= 652.395 kg

4.1.5 Beban hidup

Beban hidup yang diperhitungkan adalah

bebam pekerja dengan peralatannya, diambil

beban keseluruhan 100 Kg.

4.1.6 Beban Antena

Beban antenna adalah berat tambahan yang

dibebankan pada struktur tower. Berat dari

antenna ini sendiri tergantung dari jenis dan

jumlah antenna yang terpasang. Secara

umum antenna pemancar yang biasa

digunakan untuk tower komunikasi ada dua

macam yaitu antenna jenis microwave dan

grid. (sumber data antenna PT. Mega Persada

Indonesia)

Table 4.6 tabel jenis dan berat antenna

27

Dari table diatas berat total antenna adalah :

59.28 Kg

4.1.7 Beban Gempa

Gambar 4.34 Pembagian

wilayah gempa di Indonesia

Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6

Wilayah Gempa seperti ditunjukkan dalam

Gambar 1, di mana Wilayah Gempa 1

adalah wilayah dengan kegempaan paling

rendah dan Wilayah Gempa 6 dengan

kegempaan paling tinggi. Pembagian

Wilayah Gempa ini, didasarkan atas

percepatan puncak batuan dasar akibat

pengaruh Gempa Rencana dengan perioda

ulang 500 tahun, yang nilai rata-ratanya

untuk setiap Wilayah Gempa ditetapkan

dalam Gambar 4.43.

Pada penulisan ini beban gempa di hitung

dengan menggunakan rumus:

V = C.I.K.Wt

Dimana :

V = gaya geser total pada dasar, kg

I = Factor tingkat pada pemanfaatan

struktur(SNI- 1726- 2002, halaman 12)

K = factor tipe struktur.

Wt = bobot total beban mati dan beban

hidup.

C = koefisien dasar seismic (SNI-

1726- 2002, halaman 22)

Perhitungan gaya geser dasar horizontal

total akibat gempa dan distribusi ke

sepanjang tinggi tower yang ditinjau.

A. Berat Struktur Tower (Wt)

Beban mati :

- Berat sendiri tower

= 488245 kg

- Berat bordes dan cable

leader = 16416 kg

28

- Berat antenna

= 5928 kg

Wm = 711.685 kg

Beban hidup :

- Beban hidup yang dperhitungkan adalah

beban pekerja bersama alat diambil 100

kg

- Koefisien reduksi 0.3

Wh = 0.3 x (20.5 x 15.98 x 100)

= 98.277 kg

Beban total (Wt) = Wm + Wh

= 711.685 + 98.277

= 809.963 kg

B. Waktu getar struktur

Dengan rumus empiris :

Tx = Ty = 0.06 x H3/4

H = 2.5 x 8 = 20 m

Tx = Ty = 0.06 x (20)3/4

= 120 detik atau 2.00 menit

C. Koefisien gempa dasar

C diperoleh dari ketentuan SNI gempa

1726 – 2002 yaitu:

Gambar 4.44 koefisien gempa dasar C

Untuk Tx = Ty = 120. Detik, zone 4 dan jenis

tanah sedang, diperoleh C = 0.70

D. Faktor keutamaan I dan Faktor jenis

struktur K

Dari ketentuan yang berlaku

diperoleh I = 1.0 dan K = 1.0, untuk

bangunan yang menggunakan

struktur rangka baja.

Table 4.7 faktor keutamaan I

29

(Sumber PPTGI 1983)

Table 4.8 faktor type struktur K

E. Gaya geser horizontal total akibat

gempa

Vx = Vy = C.I.K.Wt

= 0.70 x 1.0 x 1.0 x

809.962

= 566.973 kg

F. Distribusi gaya geser horizontal total

akibat gempa ke sepanjang tinggi

tower

1. Arah X

H/A =20,5

15,98

= 1.28 ˂ 3

𝐹𝐼. 𝑋 = 𝑊𝐼 .𝑕𝑖

∑𝑊𝑖.𝑕𝑖 𝑥 𝑉𝑥

2. Arah Y

H/A = 20.50

20.50

= 1 < 3

𝐹𝐼.𝑌 = 𝑊𝐼 . 𝑕𝑖

∑𝑊𝑖. 𝑕𝑖 𝑥 𝑉𝑦

Dimana :

Fi = gaya geser horizontal

akibat gempa pada section i

hi = tinggi tower

V x,y = panjang sisi tower dalam

arah X dan Y

A = panjang horizontal tiap

section arah X dan Y

30

Gambar 4.45 Distribusi beban gempa

ayah X

Gambar 4.46 Distribusi beban gempa

untuk arah Y

1626

2560

3104

3485

1410

2940

2040

3010

2630

3360

31

50

24

30

29

16

52

10

18

15

16

95

16

98

16

62

1300

1985

1300

1303

1302

2020

1920

55

00

50

00

50

00

50

00

7.79

8.12

9.30

95.75

47.22

39.76

8.13

75.02

1626

2560

3104

3485

1410

2940

2040

3010

2630

3360

31

50

24

30

29

16

52

10

18

15

16

95

16

98

16

62

1300

1985

1300

1303

1302

2020

1920

55

00

50

00

50

00

50

00

7.79

8.12

9.30

95.75

47.22

39.76

8.13

75.02

31

4.2 Kombinasi Pembebanan

Dalam penulisan ini digunakan kombinasi

beban sesuai TIA/EIA-222-F-1996 yang

ditentukan sebagai kombinasi pembebanan

pada saat cek struktur pada tower Self

Supporting Tower yaitu:

1.2 D + 1.0 Dg + 1.6 W

= 1.2 x 488.245 + 1.0 x 59.28 + 1.6 x

1493..75

= 3035.174 kg

Dari kombinasi beban diatas maka diperoleh

total beban yang diterima oleh struktur

tower dengan ketinggian 20 m, yang

menerima beban mati, beban hidup, beban

angin, dan beban antenna sebesar 3035.174

kg

BAB V

PENUTUP

1.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan analisa pada bab

– bab sebelumnya, beberapa kesimpulan

yang dapat diambil adalah sebagai berikut :

1. Dalam studi ini jenis tower ini sangat

sering digunakan dalam perencanaan tower

telekomunikasi. Berdasarkan data

perhitungan perencanaan tower SST

didapatkan beberapa data yaitu: ukuran

profil yang dipakai, berat sendiri dari tower,

berat dari perangkat,luasan permukaan

beban angin, beban per satuan luas untuk

tiap segmen,beban angin untuk struktur dan

perangkat antenna. Dari semua data yang

didapat dari seluruh perhitungan akan

digunakan sebagai input beban dalam

perencanaan tower SST.

32

2. Dalam studi ini dipakai peraturan

dari TIA/EIA yaitu TIA/EIA-222-F

Standard : Structural Standard forSteel

Antenna Towers and Antenna Supporting

Structures yang digunakan sebagai acuan

dalam metode desain perencanaan Tower

SST. Selain itu metode perencanaan

dipengaruhi juga oleh kondisi di lapangan,

kecepatan angin dan beban perangkat. Dari

data yang didapatkan pada saat perhitungan

perencanaan dan dengan berdasarkan

peraturan yang ada, bisa dihasilkan

perencanaan tower yang kuat dan memenuhi

standart. Dalam menentukan arah beban

angin terhadap tower, tower kaki empat

memiliki 2 jenis arah angin yaitu arah

normal dan arah 45°. Dan setiap jenis arah

pembebanan angin juga berpengaruh pada

pembebanan angin di antenna. Pada

pembebanan antenna arah angin

berpengaruh juga pada koefisien arah angin.

3. Dalam perencanaan tower bersama

perlu diperhatikan beberapa aspek yaitu:

Kondisi pembebanan perangkat tower, arah

polarisasi dari antenna, jumlah dan jenis

antenna yang berada pada tower, pembagian

frekwensi tiap provider dan arah datang

angin.dikarenakan tower bersama adalah

tower telekomunikasi yang berisi lebih dari

1 provider, sehingga tiap operator harus bisa

berbagi dan menyesuaikan dengan standart

tower bersama. Tower bersama biasanya

berisi 3 hingga 4 provider itu pun tergantung

dengan bagaimana sistem kontrak dan

perjanjian antar provider. Dalam

pengaplikasian antenna tiap provider

memiliki jenis dan kemampuan yang

berbeda, yang sering dijumpai adalah tiap

provider membutuhkan 3cell( sektor ) dan

tiap sector berisi dengan 3 jenis antenna,

yaitu : GSM 900, DCS 1800, CDMA 800

dan beberapa antenna microwave. Jika

diwakilkan dalam jenis antenna maka akan

didapatkan 2 jenis antenna dualpol/triband, 1

33

jenis antenna dualpol/dualband dan 2 jenis

antenna microwave. Diharapkan dalam

penambahan beban ini, sruktur mampu

menahan lebih maksimal tanpa harus

melanggar peraturan pembebanan tower,

sehingga akan meminimalisir biaya

pembuatan tower baru.

1.2 Saran

1. Diharapkan adanya kerjasama antara

pihak penyelenggara tower bersama dengan

pihak provider, sehingga terjadi kerjasama

dalam penyelenggaraan frekwensi, dan

pembagian elevasi antenna.

2. Perlu diperhatikan untuk masalah

besarnya kecepatan angin, bila disesuaikan

dengan hasil riset kondisi besarnya

kecepatan angin di suatu lokasi tertentu

maka akan mempermudah dalam mencari

nilai keekonomisan dalam mendesain tower.

3. Perlu diperhatikan dalam

penggunaan antenna, diharapkan tiap

provider tidak hanya berbagi tower tetapi

berbagi frekwensi dan antenna. Dengan

konsep seperti itu diharapkan dapat

menekan biaya operasional.

4. Perlu adanya green tower, yaitu

tower yang didesain dan dibentuk sehingga

sedap di pandang mata dan tidak

mengganggu pemandangan.

analisa struktur tower bts berdasarkan hasil re

Documents